Термоэлектрический метод контроля накопленных повреждений в металле при многоцикловой усталости, на примере алюминиевого сплава

• Автор: Тупикин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.02.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 170 с. : ил

ГЛАВА 1 УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЕЕ

ХАРАКТЕРИСТИК

1.1 Понятие усталости и обеспечение надежности деталей при их эксплуатации

1.2. Периоды усталостного разрушения

1.3 Критерии оценки характеристик усталости

1.4 Методы контроля усталостных явлений

Выводы по 1 главе

ГЛАВА 2 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СПОСОБНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСТАЛОСТИ

2.1 Теоретический обзор физической сущности термоэлектрических свойств металлов

2.2 Пластические деформации при усталости и их влияние на термоэлектрическую способность

2.3 Способ контроля термоэлектрической способности

2.4 Факторы, влияющие на контроль термоэлектрической способности методом контактирующих электродов
Выводы по 2 главе
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СПОСОБНОСТИ И ЕГО ИССЛЕДОВАНИЕ
3.1 Средство контроля термоэлектрической способности металлов
3.2 Определение времени установления квазистационарного теплового режима при контроле
3.3 Влияние усилия прижатия на величину термоэлектрической способности
3.4 Влияние вариаций контактного взаимодействия на результаты контроля

3.5 Анализ теоретической погрешности результатов измерения
термоэлектрической способности
Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛА ОТ
УРОВНЯ НАКОПЛЕННЫХ УСТАЛОСТНЫХ
ПОВРЕЖДЕНИЙ
4.1 Постановка задачи экспериментального исследования
4.2 Методика экспериментального определения функциональной связи между уровнем накопленных усталостных повреждений и изменениями термоэлектрических свойств металла
4.2.1 Выбор материала исследуемого объекта
4.2.2 Выбор параметров образцов и способа их циклического нагружения
4.2.3 Стенд для циклического нагружения плоских пластин
4.2.3 Условия и порядок проведения эксперимента
4.2.3 Термоэлектрические свойства исследуемых пластин в начальном состоянии и после циклического нагружения до предельного состояния
4.2.4 Определение параметров зависимости циклической долговечности от амплитуды действующих напряжений и
оценка относительного уровня накопленных повреждений
4.2.5 Анализ зависимости изменений термоэлектрических свойств металла от уровня накопленных усталостных повреждений и определение их функциональной связи
4.3 Метод контроля относительного уровня накопленных усталостных повреждений по изменению термоэлектрической способности поверхностного слоя металла
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы.
Контроль усталости конструкционных материалов и, в частности, алюминиевых сплавов, является одной из важных современных технологических проблем, связанных в первую очередь с безопасностью эксплуатации аэрокосмической техники, а также энергетических установок, трубопроводов, транспортных и других ответственных конструкций, испытывающих при работе циклические нагрузки.
Анализ состояния материала, имеющего определенную степень усталостной деградации является сложной задачей, поскольку процесс усталости многоэтапен. В простейшем случае выделяются два этапа. Первый представляет собой процесс накопления рассеянной поврежденности в виде пластических деформаций на кристаллическом уровне: размножаются и перемещаются вакансии и дислокации, идет их объединение в сплетения, образование ячеистой дислокационной структуры. Начало второго этапа характеризуется переходом ячеистой структуры в полосы скольжения, зарождением в них микротрещин в тех местах, где плотность дислокаций наиболее высока, затем микротрещины развиваются в трещины и происходит разрушение материала. Относительная длительность первого этапа усталостного разрушения увеличивается с уменьшением амплитуды циклических напряжений, действующих в металле, в результате чего на практике, для деталей, не имеющих изначальных технологических дефектов, его длительность составляет от 60 до 90% общей долговечности. Механизмы разрушения на указанных этапах различаются, что вынуждает контролировать их различными методами.
Контроль усталости ответственных деталей, от которых непосредственно зависит безопасность эксплуатации сложных конструкций и механизмов, должен осуществляться с ее первого этапа, причем с использованием неразрушающих методов. Известные методы контроля

контроле. В связи с этим точным значениям температур не придается большого значения, пока они не выходят за пределы заданных интервалов, а основное внимание уделяют величине перепада температур (Т/-То).
Рисунок 2.3.1 Схема контроля термоэлектрической способности методом контактирующих электродов.